人教版选修3 13基因工程的应用PPT学习课件

1、植物基因工程技术：植物基因工程技术：1.提高农作物的抗逆能力提高农作物的抗逆能力 2.改良农作物的品质改良农作物的品质 3.利用植物生产药物利用植物生产药物 抗虫棉叶抗虫棉叶 子子 正常棉叶子正常棉叶子 抗虫害的玉米 基因 Bt毒蛋白基因 蛋白酶抑制剂基因 淀粉酶抑制剂基因 植物凝集素基因 消化不 良 不吸收 Bt毒蛋白 水解成 有毒多肽 使用化学农药的缺点：使用化学农药的缺点： 造成环境污染造成环境污染 损害人类健康损害人类健康 增加生产成本增加生产成本 抗烟草花叶病毒转基 因甜椒 抗病毒转基因西葫芦 转黄瓜抗青枯(细菌)病基因的马铃薯 抗病毒抗病毒 病毒外壳蛋白基因病毒外壳蛋白基因 病毒的

2、复制酶基因病毒的复制酶基因 抗真菌抗真菌 几丁质酶基因几丁质酶基因 抗毒素合成基因基因抗毒素合成基因基因 基因基因 抗烟草花叶病毒的转基因烟草 耐寒、耐旱转基因水稻 基因基因 调节细胞渗透压的基因 鱼的抗冻蛋白基因 抗除草剂基因 抗旱、抗盐碱 耐寒烟草，番茄 抗除草剂大豆、玉米 我国科学家在实验田观察 转鱼抗冻蛋白基因的番茄 转基因抗除草剂玉米 富含赖氨酸的转基因玉米不会引起过敏的转基因大豆 粮食 问题难保鲜 解决控制番茄成熟的基因（延迟番茄 成熟） 果蔬 问题营养成分不平衡，如大豆、玉米 解决 导入含必需AA多Pro的编码基因 改变AA合成过程中关键酶活性 4.利用转基因改良植物的品质利用转

3、基因改良植物的品质 含大量维生素的转基因 玉米 转基因紫色西红柿 转 基 因 矮 牵 牛 转基因蓝玫瑰 观赏花卉观赏花卉 问题 解决 颜色单调，变色困难 花青素有关调节基因 转入荧光酶的转基因烟草苗 二二、动物基因工程前景广阔、动物基因工程前景广阔 转入外源生长激素基因的“超级小鼠” 绵羊：生长速度提高30%，体积增 加50% 鲤鱼：9个月后，体重增1.5kg 问题问题 乳糖不消化乳糖不消化 肠乳糖肠乳糖 酶基因酶基因 对策对策正常牛正常牛 转基因牛转基因牛 导导 入入 显微注射技术显微注射技术 牛奶中乳糖含量减少，牛奶中乳糖含量减少， 其他营养成分不受影响其他营养成分不受影响 构建构建 表达

4、表达 载体载体 2.2.用于改善畜产品的品质用于改善畜产品的品质 乳腺生物反应器乳腺生物反应器 对对 策策 设想：让牛奶中产出生长激素、抗凝血蛋白、血清白蛋白、设想：让牛奶中产出生长激素、抗凝血蛋白、血清白蛋白、- -抗胰蛋白酶等抗胰蛋白酶等 （把哺乳动物变成成（把哺乳动物变成成“批量生产药物的工厂）批量生产药物的工厂） 药用蛋白基药用蛋白基 因因 + 乳腺蛋白基因乳腺蛋白基因 启动子启动子 （只在乳腺中且在泌乳（只在乳腺中且在泌乳 期表达）期表达） 构建基因表达载体构建基因表达载体 导入导入_细胞细胞 受精卵受精卵 显微注射技显微注射技 术术 送回母体发育成新个体送回母体发育成新个体 新个体

5、泌乳期乳汁中产药新个体泌乳期乳汁中产药 乳汁中含有人生长激素的转基乳汁中含有人生长激素的转基 因牛因牛( (阿根廷阿根廷) ) 产量高、质量好、成本低、易提取产量高、质量好、成本低、易提取 3.3.用转基因的动物生产药物用转基因的动物生产药物 含有人凝血因子的转基因羊 乳腺生物反应器生产抗凝血酶蛋 白 例例1、继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究、继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究 也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱 上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：上皮细胞可

6、以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答： （1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是 _。 （2）进行基因转移是，通常要将外源基因转）进行基因转移是，通常要将外源基因转_ 中，原因是中，原因是 。 （3）通常采用）通常采用 技术检测外源基因是否插入了小鼠技术检测外源基因是否插入了小鼠 的基因组的基因组 （4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的 细胞中特异表达。细胞中特异表达。 显微注射显微注射 受精卵受精卵 受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达受精卵具有全能性，可使外

7、源基因在相应组织细胞表达 DNA分子杂交分子杂交 膀胱上皮膀胱上皮 具特殊用途的猪和小鼠具特殊用途的猪和小鼠 器官移植问题器官移植问题1、供体器官少、供体器官少 2、排斥反应强、排斥反应强 1、抑制抗原决定基因、抑制抗原决定基因 表达的调控因子表达的调控因子 用猪的器官做供体用猪的器官做供体 抑制抗原决抑制抗原决 定基因表达定基因表达 2、去除抗原决定基因、去除抗原决定基因 （受精卵）（受精卵） 克隆技术克隆技术 导入猪受导入猪受 精卵精卵 培育出没有免疫排斥培育出没有免疫排斥 反应的反应的转基因克隆猪转基因克隆猪 第一种第一种基因工程药物基因工程药物 基基 因因 工工 程程 制制 药药 重组

8、人胰岛素重组人胰岛素 传统传统提取提取 胰岛素、胰岛素、 干扰素干扰素 提取部位提取部位 细胞、组织、血液等细胞、组织、血液等 提取量提取量 少少 缺点缺点 材料少、提取难、成本高材料少、提取难、成本高 改进改进 “工程菌工程菌” 提取部位提取部位 “工程菌工程菌” （大肠杆菌、酵母菌）（大肠杆菌、酵母菌） 提取量提取量 多多 优点优点 高效、高质量、低成本高效、高质量、低成本 菌优点：菌优点： 繁殖快繁殖快 单细胞单细胞 遗传物质少遗传物质少 基因工程药物发酵设备 胰岛素是胰岛素是治疗糖尿病治疗糖尿病的的特效药特效药。一般临床上使用的胰岛。一般临床上使用的胰岛 素主要从素主要从猪、牛等家畜的

9、胰腺猪、牛等家畜的胰腺中提取，一名糖尿病患者每年中提取，一名糖尿病患者每年 需用的胰岛素需要从需用的胰岛素需要从40头牛或头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。头猪的胰脏中才能提取到。 1978年，科学家将动物体内的年，科学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌胰岛素基因与大肠杆菌DNA 分子重组分子重组，用，用2000ml 大肠杆菌发酵液得到大肠杆菌发酵液得到100kg胰岛素。胰岛素。 1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投 入市场，售价降低了入市场，售价降低了30%50%。 基因工程药品基因工程药品 胰岛素胰岛素 治疗治疗侏儒症侏儒

10、症的唯一方法，是向人体注射生长激素。而生的唯一方法，是向人体注射生长激素。而生 长激素的获得很困难。治疗一名侏儒症患者每年需要从长激素的获得很困难。治疗一名侏儒症患者每年需要从80具具 尸体的脑下尸体的脑下垂体垂体中提取生长激素。中提取生长激素。 现可利用基因工程方法，将人的现可利用基因工程方法，将人的生长激素基因导入大肠生长激素基因导入大肠 杆菌杆菌中，使其生产生长激素。人们从中，使其生产生长激素。人们从 450 L大肠杆菌培养液大肠杆菌培养液 中提取的生长激素，相当于中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。万具尸体的全部产量。 基因工程药品基因工程药品 生长激素生长激素 干扰素是干扰

11、素是病毒侵入细胞后产生病毒侵入细胞后产生的一种的一种糖蛋白糖蛋白。干扰素几。干扰素几 乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒抗病毒的特效药。此的特效药。此 外干扰素对治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。外干扰素对治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。 传统的干扰素生产方法是从人血液中的传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取白细胞内提取， 每每300L血液只能提取出血液只能提取出1mg干扰素。干扰素。19801982年，科学家年，科学家 用基因工程方法在用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素， 是传统的生产量的是

12、传统的生产量的12万倍。万倍。1987年上述干扰素大量投放市场。年上述干扰素大量投放市场。 基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素 基因工程干扰素 传统疫苗存在许多缺点：生产过程需传统疫苗存在许多缺点：生产过程需大量繁殖病原体大量繁殖病原体，对工，对工 作人员作人员健康造成很大威胁健康造成很大威胁；病原体的减毒、灭活有可能；病原体的减毒、灭活有可能不够不够 彻底彻底，导致接种者，导致接种者直接感染直接感染。 基因工程疫苗基因工程疫苗：将起关键作用的、序列保守的蛋白质基因重：将起关键作用的、序列保守的蛋白质基因重 组到细菌或真核细胞内，生产蛋白质，制作成疫苗。它不使组到细菌或真核细胞内，生产蛋白

13、质，制作成疫苗。它不使 用病原体本身，所以用病原体本身，所以安全安全。 基因工程药品基因工程药品 基因工程基因工程疫苗疫苗 基因工程乙肝疫苗 也称为也称为DNADNA诊断诊断或或基因探针技术基因探针技术，即在，即在DNADNA水平分析水平分析 检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。 探针制备：探针制备：放射性同位素放射性同位素( (如如32 32P) P)、荧光分子、荧光分子等标记的等标记的 DNADNA分子；分子； 原原 理：利用理：利用DNADNA分子杂交原理分子杂交原理； 四四、基因治疗曙光初照、基因治疗曙光初照 基因探针就是一段与目的基因或基因

14、探针就是一段与目的基因或DNADNA互补的互补的特异核特异核 苷酸序列苷酸序列。它包括整个基因，或基因的一部分；可以是。它包括整个基因，或基因的一部分；可以是 DNADNA本身，也可以是由之转录而来的本身，也可以是由之转录而来的RNARNA。 DNA DNA分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。其基本分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。其基本 原理是：原理是：互补的互补的DNADNA单链单链能够在一定条件下能够在一定条件下结合成双链结合成双链， 即能够进行杂交。这种结合是即能够进行杂交。这种结合是特异特异的，即严格按照碱基互的，即严格按照碱基互 补配对进行。因此，当用一段补配对进行。因此，当用一

15、段已知基因的核苷酸序列作为已知基因的核苷酸序列作为 探针探针，与被测基因进行接触，若两者的碱基完全配对成双，与被测基因进行接触，若两者的碱基完全配对成双 链，则表明被测基因中含有已知的基因序列。链，则表明被测基因中含有已知的基因序列。 在在诊断遗传性疾病诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前已经可以对几方面发展迅速。目前已经可以对几 十种遗传病进行产前诊断。十种遗传病进行产前诊断。 1 1） 珠蛋白的珠蛋白的DNADNA探针探针 镰刀状细胞贫血症镰刀状细胞贫血症 2 2）苯丙氨酸羧化酶基因探针）苯丙氨酸羧化酶基因探针 苯丙酮尿症苯丙酮尿症 3 3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的）白血病患者细胞

16、中分离出的癌基因制备的DNADNA探针探针 白白 血病血病 基因治疗的概念：基因治疗的概念： 将正常基因导入病人体内，使该基因的将正常基因导入病人体内，使该基因的 表达产物发挥功效，从而达到治疗疾表达产物发挥功效，从而达到治疗疾 病的病的目的目的 免疫系统发挥正常作用的必须免疫系统发挥正常作用的必须物质物质 腺苷酸腺苷酸脱氨酶（脱氨酶（ADAADA） 腺苷酸脱氨酶基因腺苷酸脱氨酶基因 1990年，美国医学家安德森对一例患腺苷脱氨酶(ADA)缺乏症的4岁女孩谢德尔进 行基因治疗。该女孩由于先天缺乏ADA基因，自身不能生产ADA，先天免疫功能不全， 只能生活在无菌的隔离帐里。他们将含有这个女孩自己

17、的白血球的溶液输入她左臂的 一条静脉血管中，这种白血球都已经过改造，有缺陷的基因已经被健康的基因所替代。 在以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗，同时也接受特定抗体的治疗。经治疗 后，免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活。 美国医学家安德森谢德尔，1999 基因治疗的分类基因治疗的分类 体外基因治疗体外基因治疗：先从病人：先从病人体内体内获取某种细胞，例如获取某种细胞，例如T 淋巴细胞，进行培养，然后，在淋巴细胞，进行培养，然后，在体外体外完成基因转移，完成基因转移， 再筛选成功转移的细胞再筛选成功转移的细胞扩增培养扩增培养，最后重新输入患者，最后重新输入患者 体内。体内。

18、 体内基因治疗体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治：直接向人体组织细胞中转移基因的治 病方法。病方法。 环境监测环境监测 环境的净化环境的净化 基因工程在环保方面有什么应用？ 例如：用例如：用DNA探针探针可以检测可以检测饮用水中病毒饮用水中病毒的含量。此方的含量。此方 法的特点是法的特点是快速、灵敏快速、灵敏，1吨水中有吨水中有10个病毒也能检测出来。个病毒也能检测出来。 通过基因工程方法怎样进行环境监测？ 1）用基因工程产物）用基因工程产物“超级细菌超级细菌”分解石油，可以大大提分解石油，可以大大提 高细菌分解石油的效率。具体方法：将能分解三种烃类的高细菌分解石油的效率。具体方法

19、：将能分解三种烃类的假单假单 孢杆菌孢杆菌的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创 造出了能同时分解四种烃类的造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌超级细菌”。 2）用基因工程培养出）用基因工程培养出“吞噬吞噬”汞和降解土壤汞和降解土壤中中DDT的的细菌细菌， 以及能够以及能够净化镉污染净化镉污染的的植物植物。 3）通过基因重组构建新的）通过基因重组构建新的杀虫剂杀虫剂，取代生产过程中耗能多、，取代生产过程中耗能多、 易造成环境污染的农药，并试图通过基因工程易造成环境污染的农药，并试图通过基因工程回收和利用工业回收和利用工业 废物废物。 通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？ 抗虫害的玉米 基因 Bt毒蛋白基因 蛋白酶抑制剂基因 淀粉酶抑制剂基因 植物凝集素基因 消化不 良 不吸收 Bt毒蛋白 水解成 有毒多肽 使用化学农药的缺点：使用化学农药的缺点： 造成环境污染造成环境污染 损害人类健康损害人类健康 增加生产成本增加生产成本 抗虫害的玉米 基因 Bt毒蛋白基因 蛋白酶抑制剂基因 淀粉酶抑制剂基因 植物凝集素基因 消化不